[實用新型]高增益低損耗基片集成波導多波束天線

無效

• 申請號: 200820040683.3
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號: CN201229987Y
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 洪偉;程鈺間;吳柯;蒯振起
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q13/00;H01Q13/10;H01Q1/38;H01P1/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型的改進型基片集成波導雙圓透鏡可以適用于微波毫米波的波束成形網絡和多波束天饋系統，由其形成的基片集成波導多波束天線可以應用于微波毫米波多波束天線和智能天線技術。

背景技術

移動通信的迅速發展，使得傳統的多址方式，如CDMA，FDMA，TDMA等，已不能滿足日益增長的擴容需要。多波束天線通過波束成形網絡產生多個固定并行指向的波束，用來覆蓋整個用戶區，從而達到擴容的目的。雙圓透鏡即是一種波束成形網絡，與類似的波束成形電路相比，它能夠利用一個天線陣產生數十甚至上百個波束，因而獲得了廣泛應用。隨著工作頻率的增高，尤其進入毫米波頻段，巨大的損耗使得由傳統平面電路如微帶線等構成的雙圓透鏡無法正常工作，且由于體積過小而無法實現。如果采用金屬波導來實現該透鏡結構，雖然其性能優異，但會產生加工困難、成本較高、重量大等難以克服的問題。新型基片集成波導技術既具有平面電路的易集成、制作方便等優點，又具有與金屬波導近似的高Q值、低損耗的優良特性，適于微波毫米波多波束天線的設計。考慮在設計中采用基片集成波導結構，在原雙圓透鏡的基礎上作了改進，使之結構更緊湊、設計更簡化。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提出一種高增益低損耗基片集成波導多波束天線，實現毫米波頻段的固定波束切換，使其能直接應用于集成電路設計，且具有損耗較低，體積較小，成本低，容易大批量生產，易與有源電路集成等優點。

技術方案：本實用新型的高增益低損耗基片集成波導多波束天線，包括上層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面、介質基片、金屬化通孔、金屬化通孔圍成的圓、輸入端口、輸出端口、匹配口、基片集成波導移相網絡、輻射天線陣、基片集成波導縫隙陣天線、金屬表面上的縫隙；上層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面分別位于介質基片的正反兩面，金屬化通孔穿過介質基片與上層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面相連接組成金屬化通孔圍成的圓、基片集成波導移相網絡、輻射天線陣，在金屬化通孔圍成的圓的側壁上分布有輸入端口、輸出端口和匹配口，輸出端口與基片集成波導移相網絡連接，基片集成波導移相網絡的另一端連接輻射天線陣，輻射天線陣由多個基片集成波導縫隙陣天線并排構成，在每一個基片集成波導縫隙陣天線上都設有金屬表面上的縫隙。

改進型雙圓透鏡采用基片集成波導技術，利用光學原理，通過從不同的輸入端口激勵來產生不同的相位差，與基片集成波導縫隙天線陣相結合形成相應的多個波束指向，從而構成多波束天線。由于基片集成波導不支持TEM模式，故在本設計中采用了不同于傳統激勵模式的TE₁₀模，這樣僅使其工作帶寬略微減少。由于采用了基片集成波導技術進行設計，克服了以往雙圓透鏡工作于毫米波頻段時的缺陷，同時該多波束天線為平面電路的結構，其易于與彎曲結構共形，具有較高實用性。

有益效果：本實用新型具有以下優點：

1：)使改進型雙圓透鏡在以平面電路的形式工作于毫米波頻段時，具有較高增益、Q值和較低損耗。同時與金屬波導的立體結構相比，體積小、重量輕、加工容易。

2：)改進型基片集成波導雙圓透鏡與基片集成波導縫隙天線陣相連形成多波束天線，結構簡單、緊湊、一體化。

3：)該多波束天線制作于介質基片上，與有源電路集成方便。

4：)該多波束天線可與弧度不大的彎曲表面(如飛機機翼表面等)直接共形，不需另外設計，具有較高實用性。

5：)整個多波束天線的各部分集成為一體，全部利用普通PCB工藝制作，成本低、精度高、重復性好，適合大批量生產。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

以上的圖中有：上層金屬敷銅面1、下層金屬敷銅面2、介質基片3、金屬化通孔4、由金屬化通孔圍成的圓5、輸入端口51、輸出端口52、匹配口53、基片集成波導移相網絡6、輻射天線陣7、基片集成波導縫隙陣天線71、金屬表面上的縫隙72。

具體實施方式